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基于单片机的自动节水灌溉系统本科学位.doc
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基于单片机的自动节水灌溉系统本科学位.doc
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基于单片机的自动节水灌溉系统
摘 要
节水灌溉-农业节水不仅潜力很大而且利国利民。对占消费水 80%左右的农业
用水的合理使用和发挥最大效益应该说具有非常重要的意义。尤其对于处在干旱、
半干旱地区的大半个中国,节水将是可持续发展需要解决的最重要问题。单片机
可编程控制节水灌溉系统,该系统可对不同土壤的湿度进行监控,并按照作物对
土壤湿度的要求进行适时、适量灌水.本控制器以 AT89C51 单片机为核心,由传感
器,信号处理电路、输出控制电路等构成。以实现数据采集、控制信号输出,通
过传感器自动检测土壤水分实现自动灌溉控制。 硬件方面,土壤含水量的测量采
用 HIH3610 湿度传感器;A/D 转换采用 ADC0809 芯片,74LS373 芯片等。
单片机控制部分采用 AT89C51 单片机为核心,主要由土壤湿度传感器,信号
处理电路,输出控制电路等组成,软件选用汇编语言编程。单片机可将土壤湿度
传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量,并传输给控制系统检测是否该灌
溉。该系统灵活性强,成本低,可靠性高,在实际应用中前景广阔。
关键词:单片机 芯片 采样 A/D 转换
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
ABSTRACT
Stanza water irrigation-agriculture stanza water not only the potential but is very
big and benefit people of country.To have to consume water 80% or so agriculture to
use aqueous of reasonable usage and develop the biggest efficiency should say having
count for much meaning.Particularly for be placed in the greater half inside country of
drought, the half dry region, stanza water will be keep on the development needs to be
solved the most important problem.The single slice of machine programmable control
stanza water irrigation system, that system can carry on supervision to the degree of
humidity of different soil, and Be according to the request of farm crop to soil degree
of humidity carry on in good time and just the right amount infusing water.This
controller takes the AT89 C51 single slice of machine as core, from spread a feeling
machine, the signal handles electric circuit and output control electric circuit etc.
composing.Collect by carrying out a data, control signal output, pass to spread a
feeling machine an auto examination the soil humidity carry out an automatic irrigation
control.Hardware, the soil contains the diagraph adoption HIH3610 degree of
humidities of amount of water to spread a feeling machine;A|D convert the adoption
ADC0809 chips, 74 LS373 chip etc..
Single slice of machine control part adoption the AT89 C51 single slice of
machine is mainly spread a feeling machine by soil degree of humidity, the signal
handles electric circuit and outputs control electric circuit etc. to constitute, the
software choice edits collected materials a language plait distance.The single slice of
machine can spread soil degree of humidity, the feeling machine examines of the soil
degree of humidity imitates quantity to convert into a number quantity, and deliver to
control system examination whether should irrigate.The system's vivid is strong, the
cost is low, High reliability, at physically applied in foreground vast.
Keyword: single chip Chip Sample A| D convert
目 录
一 前言......................................................1
1.1 本设计的任务和主要内容.....................................1
二 本系统主要硬件电路设计及介绍 ............................2
2.1 本系统主要硬件介绍及总体说明:.............................2
2.2 简介 AT89C51 内部总体结构及其基本特性如下:..................2
2.3 湿度传感器介绍 .............................................3
2.4 A/D 模块介绍 ...............................................4
2.5 电动机介绍 .................................................6
2.6 电磁阀,喷头 ...............................................7
三 本系统主要硬件电路设计 ..................................9
3.1 系统的工作原理 .............................................9
3.2 单片机主系统电路 ...........................................9
3.3 时钟电路 ..................................................10
3.4 数据存储器的扩展电路 .....................................11
3.5数据采集处理电路 .........................................11
3.6LED 显示系统电路 ..........................................12
四 系统的软件设计 ..........................................15
4.1 系统主程序设计 ...........................................15
4.2 采样子程序设计 ..........................................17
4.3 数据处理 ..................................................17
4.3.1 采集数据转换 ............................................17
4.3.2 BCD 转换 ................................................19
4.4 LED 动态显示程序 ..........................................19
结 论 .......................................................21
谢 辞 .......................................................22
参考文献.....................................................23
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
1
一 前言
水是生命之源,没有了水,地球上的生物都将消失。
农业自古是我国重中之重的行业,是各行各业的基础,也是人类得以生存的行业。农业
的发展从长远的可持续战略发展来看,节水,高科技农业是二来的趋势。由传统农业向
现代化农业转变,由粗放经营向集约经营转变。农业科技要想有大的发展,必须进行一
次新的农业技术革命。农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后,农业灌溉技术尤其
落后。灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因之一。传统的灌溉
模式自动化程度低,属粗放的人工操作,即便对于给定的量,在操作中也无法进行有效
的控制,为了提高灌溉效率,缩短劳动时间和节约水资源,必须发展节水灌溉控制技术。
计算机技术和传感器技术的迅猛发展,计算机和传感器的价格日益降低,可靠性日
益提高,用信息技术改造农业已经是势在必行。用高新技术改造农业产业,实施节水灌
溉已成为我国农业乃至国民经济持续发展带战略性的根本大事。本课题旨在设计一套能
对作物生长的土壤湿度进行监控并自动灌溉的系统,它能对作物进行适时、适量的灌水,
起到高效灌溉,节水、节能的作用。
1.1 本设计的任务和主要内容
本论文主要讨论单片机控制的节水灌溉系统,分别对土壤湿度与灌水量之间的关系、
灌溉控制技术及系统设备的软、硬件各个部分进行了探讨。
主要内容如下:
1.节水灌溉控制系统的整体说明与设计思路分析。
2.单片机的各部件的硬件说明,电路分析及软件编码。
3. 据土壤湿度值,在灌水期间以预定的时间进行灌溉。当土壤湿度值低于设定的最低
值时,系统便自动灌溉。
4.相对于落后的人工灌溉来讲,这种自动化的方式可以控制浇水量的多少,减少人工操
作,达到节水的目的。
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
2
二 本系统主要硬件电路设计及介绍
2.1 本系统主要硬件介绍及总体说明:
要实现智能灌溉,系统需要有单片机、传感器、A/D 模块,电动机、电磁阀、管网
和喷头等设备。
单片机:负责发出和接收各种运行程序指令,是整个控制系统的中枢部分。
传感器:由于本次设计时间比较仓促,忽略了温度对灌溉的影响,因此没有使用温度传
感器,只使用了土壤湿度传感器。通过传感器采集土壤里的湿度信号,判断是否需要灌
溉。
A/D 模块:将传感器采集的信号送到单片机。
电动机:从水源抽水,为喷灌系统提供一定的压力。
电磁阀:控制喷头的喷灌与否。
喷头:实现均匀喷洒,便于充分吸收。
管网:灌溉系统输送水的管路。
图 2-1 系统结构框图
2.2 简介 AT89C51 内部总体结构及其基本特性如下:
AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能
CMOS8 位微处理器,俗称单片机。8 位 CPU、片内振荡器、4k 字节 ROM、128 字节
RAM、21 个特殊功能寄存器、32 根 I/O 线、可寻址的 64k 字节外部数据、程序存贮空
间、2 个 16 位定时器、计数器中断结构:具有二个优先级、五个中断源一个全双口串
行口位寻址功能,适于按位进行逻辑运算的位处理器。除 128 字节 RAM、4k 字节 ROM
和中断、串行口及定时器模块外,还有 4 组 I/O 口 P0~P3,余下的就是 CPU 的全部组
成。如去掉 ROM/EPROM 部分即为 8031,如果将 ROM 置换为 Flash 存贮器或 EEPROM,
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